Контактная тарелка

Контактная тарелка

Конструкции контактных тарелок

Контактная тарелка предназначена для проведения процессов абсорбции, ректификации, дистилляции. Содержит закрепленный на полотне тарелки контактный патрубок с завихрителем в нижней части и отбойником над ним, который снабжен внутренним и внешним цилиндрами, расположенными коаксиально контактному патрубку, узлы подачи и отвода жидкости с полотна тарелки и подачи жидкости в завихритель. Внутренний цилиндр отбойника выполнен с глухим основанием с образованием полости, в которую помещен патрубок подачи жидкой фазы. Нижний срез внешнего цилиндра выполнен с отбортовкой, расположенной с зазором к стенке аппарата и полотну тарелки с образованием кармана, причем полость этого кармана сообщена с узлом подвода жидкости в завихритель. Стенки отбойника выполнены двойными с образованием полости для теплоносителя. В кольцевом пространстве между контактным патрубком и внешним цилиндром отбойника установлено теплообменное устройство. Это позволяет увеличить эффективность тепломассообмена контактной тарелки, увеличить диапазон устойчивой работы, практически исключить брызгоунос из контактной тарелки.

Изобретение относится к устройствам для проведения тепломассообменных процессов в системах газ (пар) - жидкость при проведении абсорбции, ректификации, дистилляции, концентрирования неорганических кислотных смесей в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Классификация

Тарельчатые контактные устройства можно классифицировать по многим признакам

По способу передачи жидкости с тарелки на тарелку

• тарелки с переточными устройствами
• тарелки без переточных устройств (провальные).

Тарелки с переточными устройствами имеют специальные каналы, по которым жидкость перетекает с одной тарелки на другую, причем по этим каналам не проходит газ. На провальных тарелках нет переливных устройств, и жидкость, и газ проходят через одни и те же отверстия или прорези в полотне тарелки. Эти прорези работают периодически: в определенный момент времени одни прорези пропускают пар, другие — жидкость; затем их роли меняются.

По характеру взаимодействия газового и жидкостного потоков

• тарелки барботажного типа. Тарелки, на которых сплошной фазой является жидкость, а дисперсной — газ или пар, называют барботажными.
• тарелки струйного типа. На струйных тарелках дисперсной фазой является жидкость, сплошной — газ; потоки взаимодействуют в прямоточном режиме на поверхности капель и жидкостных струй, взвешенных в газовом потоке.

В зависимости от конструкции устройств ввода пара (газа) в жидкость

• Клапанные. Клапанные тарелки также широко применяют в нефтехимической промышленности. Основные преимущества этих тарелок — способность обеспечить эффективный массообмен в большом интервале рабочих нагрузок, несложность конструкции, низкая металлоемкость и невысокая стоимость.
• Колпачковые. Колпачковые тарелки с капсульными колпачками до недавнего времени считали лучшими контактными устройствами для ректификационных и абсорбционных аппаратов благодаря простоте эксплуатации и универсальности.
• Ситчатые. Ситчатые тарелки со сливным устройством применяют в колонных аппаратах диаметром 400—4000 мм при расстоянии между тарелками от 200 мм и более. Основной элемент таких тарелок — металлический диск с отверстиями диаметром 2—6 мм, расположенными по вершинам равносторонних треугольников
• язычковые,
• Решетчатые. Решетчатые провальные-тарелки используют в установках, рабочая производительность которых отклоняется от расчетной не более чем на 25 %.К преимуществам этих тарелок следует, прежде всего, отнести простоту конструкции и малую металлоемкость. Кроме того, тарелки имеют большую пропускную способность по жидкости и, при достаточной ширине щели, могут быть использованы для обработки загрязненных жидкостей, оставляющих осадок на тарелке. По эффективности решетчатые провальные тарелки обычно не уступают тарелкам с переливом. К недостаткам относятся узкий диапазон устойчивой работы и сложность обеспечения равномерного распределения орошения по поверхности тарелок в начале процесса.
• С прямоточно-скоростными контактными элементами. В настоящее время в нефтеперерабатывающих колоннах используют и тарелки с S-образными элементами 1, установленными перпендикулярно направлению движения жидкости на тарелке. Для того, чтобы закрыть каналы с торцов и увеличить жесткость тарелки, между S-образными элементами устанавливают пластины. В зависимости от диаметра аппарата такие тарелки бывают одно- и многосливными. Характерная особенность этих тарелок состоит в том, что пар выходит из контактных элементов в направлении движения жидкости. Это способствует уменьшению разностей уровней жидкости на тарелке у сливной и переливной перегородок.

Одни из этих тарелок могут работать только в барботажном режиме (колпачковые), другие — только в струйном (язычковые), третьи и в том, и в другом режимах (клапанные).

В химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающих отраслях промышленности наиболее распространены барботажные и струйные тарелки с переливами.

Секционированные массообменные устройства

Одно из направлений технического прогресса в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности — разработка и применение аппаратов большой единичной мощности. До недавнего времени повышение эффективности и производительности колонн обеспечивали увеличением их высоты и диаметра. Однако с увеличением диаметра колонны возрастает неупорядоченность движения взаимодействующих фаз: на тарелке появляются «байпасные» потоки, «мертвые» зоны, возникает поперечная неравномерность скорости газового потока ri высоты жидкости на тарелке. Все это снижает эффективность массообмена в колонне. В связи с этим производительность аппарата следует повышать не увеличением размеров аппарата, а созданием контактных устройств, обладающих высокой производительностью по жидкости и пару, в частности, продольным и поперечным секционированием этих устройств.

Известно, что производительность тарелок повышается при контактировании фаз в прямотоке. Однако при прямоточном взаимодействии и большой скорости пара (газа) жидкость смещается в направлении к сливному карману, что затрудняет работу сливных устройств.

Для компенсации прямоточного движения фаз и исключения его распространения на всю Тарелку можно устанавливать на тарелке продольные и поперечные перегородки, обеспечивающие зигзагообразное движение жидкости на тарелке от перелива к сливу, а также создающие условия для движения потоков паро-жидкостной смеси по тарелке в противоположных или пересекающихся направлениях.